Estas tecnologías son bien conocidas y se utilizan cada vez más a escala comercial para producir productos intermedios para la producción de nuevas baterías de iones de litio, como masa negra, sales metálicas de grado batería, material activo de cátodo precursor (pCAM) y CAM.

Sin embargo, estas tecnologías tienen dificultades para reciclar económicamente cátodos LFP de bajo valor. Con la creciente penetración de esta química en los mercados de vehículos eléctricos (VE) y sistemas de almacenamiento de energía de baterías (BESS), el desarrollo a largo plazo de tecnologías de reciclaje directo de baterías de iones de litio será crucial, dada su propuesta de producción de material catódico reciclado más económico. Además, las tecnologías tradicionales de reciclaje de baterías de iones de litio (LIB) se han centrado en la recuperación de materiales catódicos de alto valor, como el litio, el níquel y el cobalto. Los recicladores podrían capitalizar la comercialización de tecnologías de reciclaje de grafito de grado de batería para aumentar el valor general que podría extraerse del reciclaje de baterías de iones de litio. En el informe de mercado, "Mercado de reciclaje de baterías de iones de litio 2025-2045: Mercados, pronósticos, tecnologías y actores", IDTechEx pronostica que el mercado de reciclaje de baterías de iones de litio estará valorado en 52 000 millones de dólares estadounidenses en 2045, basándose en el valor de los materiales que podrían extraerse de las baterías de iones de litio al final de su vida útil (EOL) disponibles y los desechos de fabricación. Sin embargo, es importante destacar que será necesario seguir innovando y avanzando en las tecnologías de reciclaje directo de baterías de iones de litio y de grafito de grado batería para aprovechar todo este valor.

Es bien sabido que las baterías de iones de litio (LIB) que adoptan químicas ternarias como el óxido de níquel, manganeso y cobalto (NMC) son más rentables de reciclar que las de LFP debido a la inclusión de níquel y cobalto en el cátodo. Sin embargo, la demanda de LFP está aumentando tanto en los mercados de vehículos eléctricos (VE) como de sistemas de almacenamiento de energía (BESS), donde se priorizan el coste, la seguridad y la vida útil según la aplicación. Por lo tanto, está aumentando la presión para el desarrollo de tecnologías de reciclaje más económicas, lo que beneficiaría enormemente el reciclaje de LFP. En concreto, esto podría incluir tecnologías de reciclaje directo de LIB.

El reciclaje directo implica la reactivación del material de la batería para recuperar la capacidad perdida durante el ciclo. A diferencia de los métodos pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos, se evita la degradación de la estructura cristalina de los cátodos de iones de litio. Si el CAM es reparable, puede relitilizarse mediante diversas técnicas, como procesos térmicos, hidrotérmicos y electroquímicos. 

Las tecnologías de reciclaje directo en desarrollo podrían ofrecer una alternativa más económica a las tecnologías tradicionales de reciclaje de baterías de iones de litio (LIB). Varias empresas clave sugieren estas afirmaciones, como se investiga en el informe de mercado "Mercado de Reciclaje de Baterías de Ion de Litio 2025-2045" de IDTechEx. Varias de estas empresas también se encuentran en la fase piloto del desarrollo de tecnología de reciclaje directo de LIB, y algunas están a punto de iniciar la operación comercial de su primera planta de reciclaje directo de LIB.

Si bien el reciclaje directo de baterías de iones de litio (LIB) ofrece una solución más económica, dos desafíos clave incluyen demostrar su rendimiento en ciclos prolongados (más de 1000 ciclos) con una pérdida mínima de capacidad, y el supraciclaje de productos químicos para satisfacer la nueva demanda del mercado. Si se utiliza una LIB al final de su vida útil como materia prima para el reciclaje directo, probablemente será necesario supraciclarla a un producto químico más nuevo, ya que la demanda de nuevas sustancias químicas, potencialmente de mayor rendimiento, será menor. Por lo tanto, es probable que el supraciclaje incremente el coste del proceso, debido al procesamiento adicional y a la posible mayor intensidad energética, lo que reduce la viabilidad comercial de la tecnología.

Sin embargo, los desechos de fabricación de celdas de ion-litio (LIB) procedentes de diferentes etapas del proceso de fabricación también serán una materia prima clave para el reciclaje directo de estas baterías. Los desechos de electrodos, junto con las celdas ensambladas y formadas, pueden formar parte de la materia prima de desechos de fabricación de celdas. Dado que esta materia prima está disponible durante la fabricación de celdas, esta química no requerirá supra-reciclaje. Por lo tanto, esto podría convertirla en la materia prima preferida para las tecnologías de reciclaje directo a mediano plazo, lo que también podría beneficiar el aumento en la adopción de LFP que se observa en los mercados actuales de vehículos eléctricos y BESS. No obstante, dado que la mayor parte de la producción de celdas LFP se realiza en China, es probable que este beneficio específico solo lo alcancen los recicladores chinos de LIB a mediano plazo.

Independientemente de la materia prima, si se pueden minimizar los costos del proceso de reciclaje y se puede demostrar un rendimiento de ciclo extendido de los cátodos reciclados, las tecnologías de reciclaje directo podrían causar un cambio mucho mayor en los mercados de reciclaje de baterías de iones de litio y de producción de cátodos vírgenes en el largo plazo.

La recuperación y el reciclaje comercial del grafito de las baterías de iones de litio (LIB) son limitados debido a su valor comparativamente menor en comparación con los materiales catódicos de mayor valor, y a la dificultad de reciclarlo para obtener un producto con una pureza de grado de batería (>99,95%). Sin embargo, la creciente popularidad de las baterías de iones de litio (LFP), los intentos de establecer cadenas de suministro más localizadas, la continua dependencia de China para el suministro de grafito para baterías y el continuo crecimiento de la demanda de ánodos de grafito, junto con la creciente presión para una industria de baterías de iones de litio más circular, han comenzado a centrar la atención en el reciclaje del grafito de las LIB.

Varias empresas clave buscan comercializar tecnologías de reciclaje de grafito de grado de batería. Esto incluye empresas de reciclaje de iones de litio como American Battery Technology Company (ABTC), Ascend Elements y Cylib. Entre las empresas clave especializadas en el reciclaje de grafito se encuentran Green Graphite Technologies, EcoGraf, Graphite One y X-BATT. Algunas de estas empresas afirman que su grafito reciclado es, o casi, de grado de batería, y otras están verificando ánodos que utilizan grafito reciclado en pruebas con clientes (por ejemplo, fabricantes de baterías para vehículos eléctricos). Si bien estas pruebas iniciales parecen prometedoras, es necesario demostrar la pureza del grafito reciclado y el rendimiento del ánodo durante ciclos prolongados (más de 1000 ciclos) para promover la viabilidad comercial de estas tecnologías de reciclaje.

Es fundamental que, dado el menor valor del grafito en comparación con otros materiales críticos para baterías, los métodos utilizados para purificar y recuperar el grafito reciclado también tengan que realizarse a bajo costo para garantizar la viabilidad económica de las tecnologías de reciclaje de grafito de grado de batería.

Las tecnologías tradicionales de reciclaje de baterías de iones de litio (LIB), incluyendo los procesos mecánicos, hidrometalúrgicos y pirometalúrgicos, están disponibles comercialmente, son bien conocidas y la capacidad para estas tecnologías se está expandiendo globalmente. Sin embargo, el desarrollo de tecnologías de reciclaje directo y de reciclaje de grafito de grado de batería podría ayudar a los recicladores de LIB a lograr una mayor rentabilidad. Estas tecnologías también podrían permitir un reciclaje más económico de baterías de iones de litio (LI-ion) de baja potencia (LFP). Si se demuestra que el rendimiento de los ánodos que utilizan grafito reciclado y el de los cátodos directamente reciclados no es significativamente inferior al de sus homólogos vírgenes, y se mantienen bajos los costos del proceso, estas perspectivas podrían convertirse en una realidad más generalizada a largo plazo. Ambas tecnologías continúan en desarrollo, y algunos recicladores directos de LIB planean poner en marcha pronto su primera planta a escala comercial.